1、2.1 曲柄压力机的工作原理与型号分类2.2 曲柄滑块机构的运动与受力分析2.3 通用曲柄压力机主要零部件结构2.1 曲柄压力机的工作原理与型号分类一、曲柄压力机的工作原理二、曲柄压力机的组成三、曲柄压力机的分类四、曲柄压力机型号表示一、工作原理 通过将电动机的旋转运动转化为滑块的往复直线运动。动画:曲柄连杆机构注意:1、动画中上死点位置有误!2、两个名词:曲柄压力机原理图1、传动过程 电动机1大带轮3、小齿轮4大齿轮5、曲柄7连杆9滑块10、上模11 皮带传动:平带(易打滑);V 形带(三角带,不易打滑,可传递较大的动力)2、多级减速的目的 降低滑块每分钟的;增加滑块可承受的工作载荷。3、飞
2、轮、离合器、制动器的作用 飞轮:储存和释放能量 离合:飞轮和曲轴之间的离合 制动:使曲轴、连杆、滑块停止运动二、曲柄压力机的组成 工作机构 传动机构 操作机构 能源部分 支承部分 辅助部分1、工作机构(设备的工作执行机构)由曲柄、连杆、滑块组成,将旋转运动转化为往复直线运动。2、传动机构 由带传动和齿轮传动组成,将能量传到工作机构。传动过程中,转速逐渐降低,转矩逐渐增加。3、操作机构 由离合器、制动器及相应的电气器件组成。控制工作机构的运行状态,实现间歇或连续工作。4、能源部分 由电动机和飞轮组成,开机后电动机对飞轮进行加速。压力机短时工作能量由飞轮提供(飞轮起作储存和释放能量的作用)。是否每
3、台压力机都必须有飞轮?5、支承部分 由机身、工作台和紧固件组成,把压力机所有零部件连成一个整体。6、辅助部分 气路系统、润滑系统、过载保护系统、气垫、快换模、打料装置、监控装置等,起到提高压力机的安全性和操作方便性的作用。三、曲柄压力机的分类1、按机身结构来分 开式压力机 机身不封闭,呈C形,操作方便,刚性差。适用于小型压力机。闭式压力机 机身为封闭框架,左右封闭,前后敞开,刚性好。适用于中大型压力机。2、按滑块数量来分 单动压力机:仅一个滑块 双动压力机:有内外两个滑块,适合于大 型制件的拉深成形。能够实现:(曲柄压力机);(液压机)。3、按连杆数量来分 单点压力机(1个连杆)双点压力机(2
4、个连杆)四点压力机(4个连杆)4、按传动系统所在位置来分 上传动压力机 下传动压力机(设备重心低,运行稳定)注意:图中有几根曲轴 曲轴旋转的方向为什么?5、按工艺用途来分 通用曲柄压力机 拉深压力机 热模锻压力机 冷挤压机四、曲柄压力机的型号 根据JB/T9965-2019的规定,曲柄压力机型号由表示:J ()()例如:JA23-63A(若是标准型号,则第2、7位无内容)第1位:类代号(J:机械压力机;Y:液压机)第2位:变形设计代号(表示次要参数在基本型号上所 作的改进,以A、B、C表示)第3位:压力机组别(2:开式曲柄压力机;3:闭式曲 柄压力机)第4位:压力机型别(1:固定台式曲柄压力机
5、;2:活 动台式曲柄压力机)第5位:分隔符“-”第6位:公称压力(X10KN)第7位:改进设计代号(对设备的结构和性能所作的改 进,以A、B、C表示)可倾式曲柄压力机工作台类型:O 固定台 O 可倾台 O 升降台 O 可移动台 O 回转台2.2 曲柄滑块机构的运动与受力分析一、曲柄滑块机构的运动分析二、曲柄滑块机构受力分析一、曲柄滑块机构的运动分析 滑块位移与曲柄转角的关系 滑块速度与曲柄转角的关系 滑块加速度与曲柄转角的关系先按教材上的公式讲,看看有什么问题t)cosLcosR()LR(s1、滑块位移与曲柄转角的 关系 设曲柄半径为 R,连杆长度为 L,滑块速度 v向下为正,s 为 B点距下
6、死点的距离(滑块位移2R-s),有:令:则有:采用幂级数展开,并取近似得:22sin111)cos1(RsLR2cos14)cos1(Rs2、滑块速度与曲柄转角的关系 滑块速度:2sin2sinRdds.dtd.ddsdtdsdt)sR2(dv3、滑块加速度与曲柄转角的关系 加速度(向下为正):2coscosR2sin2sinRdd.ddv.dtd.ddvdtdva2 对照s、v、a的公式,看看该图有何问题还是看看 EXCEL图形吧注意:1)上、下死点在曲线何处?2)滑块从何处开始运动?又停于何处?3)曲柄旋转一周,位移、v、a有何特点?4)a、v、位移之间的积分关系是否满足?5)各条曲线的走
7、向问题。其实,这个图应该这样看 扭别太,图看向方个这从 还是改改角度(从180变到-180),重新看看 EXCEL图形吧最好采用以下设置:坐标原点取在下死点(设此处=0),则曲柄旋转过程中 ,滑块位移为 s,位移、速度、加速度均向上为正!t.此时滑块位移及速度分别为:该式与原公式相同,但原公式用2R-S表示位移。2cos14)cos1(Rs2sin2sinRdds.dtd.ddsdtdsv滑块加速度为:该式与原公式差一个负号。按照上述三个公式,加速度、速度、位移三条曲线该怎么改变?2coscosR2sin2sinRdd.ddv.dtd.ddvdtdva2二、曲柄滑块机构受力分析1、理想状态下
8、(忽略摩擦)tan.cosFQFFAB导轨受力:连杆受力:1)连杆和导轨的受力 设工件变形力为 F并近似认为滑块处于静力平衡状态,则:2)曲轴受扭矩 设工件变形力为F,并近似认为滑块处于静力平衡状态,则:)sin.coscos.(sin.)sin(.RFRFODFMABABABL由于:则:)2sin2(sin.)sin(.RFRFODFMABABLsin.sin1cosFFAB上述分析表明:变形力F 一定时,角越大,则曲轴所受 的扭矩 越大,压力机易闷车。当 一定时,机构能够承受的变形力随 角的减小而增加。即在=0时机构能够 承受的变形力最大。看看 EXCEL图形LMLM 显然,机构能够承受的
9、变形力与曲柄转角角有关,那这个设备的吨位究竟算多少呢?公称压力角 、公称压力 、公称压力行程。思考:如何确定剪板机和拉深压力机的公称压 力和公称压力角?ggF公称压力角处:由于设备能够承受的扭矩是恒定的,以 为计算依据,则设备允许的最大受力:)2sin2(sin.ggggLRFMgLM)2sin2(singggLRMF3)压力机许用负荷图注意:在公称压力行程以外,压力机能够承受的 力小于公称压力;在公称压力行程以内,模具工艺力也不能 大于公称压力;把许用负荷图作为选择设备的依据。若缺 乏许用负荷图,应使设备在公称压力及公 称压力行程范围内工作。2、实际情形下曲柄滑块机构的受力与许用负 荷图(考
10、虑摩擦)o 曲轴支承颈和轴承之间 o 曲柄颈和连杆轴承之间 o 连杆销和滑块之间 o 滑块和导轨之间2.3 通用曲柄压力机主要零部件结构一、曲柄滑块机构 二、机身三、离合器与制动器 四、动力与传动系统五、辅助装置一、曲柄滑块机构 提供模具工作所需的成形力和位移,同时提供一些辅助功能(如:装模高度调节、过载保护、顶件等)。1、几种典型的曲柄滑块机构 曲轴式 偏心齿轮式 偏心轴式 曲拐轴式 曲轴、连杆1)曲轴式 偏心距固定不变,压力机行程不能调节,适用于行程较大的中小压力机。2)偏心轴式 偏心距及行程可调节(加偏心套)。3)曲拐轴式 偏心距及行程可调节(加偏心套)。注意:以上三种结构,曲轴同时受弯
11、矩和扭矩作 用!当扭矩仅从曲轴一端传入时,曲轴各段的 受力情况如何?4)偏心齿轮式 偏心齿轮由谁来驱动?有何作用?芯轴是 否转动?芯轴仅受弯矩,偏心齿轮受扭矩作用,负 荷分配合理,制造方便;芯轴直径较大,有一定的磨损。适用于中 大型压力机和冷挤压机。此处重点分析偏心齿轮工作时的受力情况 然后,看看这些设备采用了何种曲柄滑块 机构生产5号电池壳的,速度很快(160次/分)曲轴式注意:轴瓦压塌块模具安装调节螺杆打料横杆 模具安装注意:1)此类连杆与滑块铰接处为何用球头?2)连杆长度的调节(装模高度的调节)手动调节(小型压力机,滑块较轻时)机动调节3)如何打料?4)设备过载保护装置 对压塌块剪切后产
12、生的高度差有何要求?前面讲过:把许用负荷 图作为选择设备的依据。若缺乏许用负荷图,应 使设备在公称压力及公 称压力行程范围内工作。则要求:H1H2 公称压力行程!偏心齿轮式注意:飞轮呢?连杆长度如何调?又用轴瓦?轴瓦怎么制造的?曲拐轴式 注意:上面那个红 色的零件 轴瓦的位置2、滑块行程的调节(加偏心套)注意:连杆装在哪里?曲拐轴回转中心在哪里?滑块行程=?3、装模高度的调节方式 调节连杆长度 调节滑块高度 调节工作台高度 调节行程(偏心距)两个概念(见下页图):最大装模高度 装模高度调节量调节滑块高度注意:调节连杆长度就能调节装模高度,为什么还要用调节滑块高度呢?4、过载保护装置 压塌块式过
13、载保护装置 液压式过载保护装置注意:哪个面被剪切?双面剪切为何不等厚?注意:阀的结构油路虚线?读懂图!溢流阀 注意油管孔径!三位四通电磁阀5、模具的装夹和打料机构1)模具的装夹上模:模柄孔 小型模具 模柄孔、压板 中小型模具 压板、螺钉紧固 中大型模具 气压快速夹持器 快换模设备下模:压板、螺钉紧固2)打料机构:刚性打料、气动顶料二、机身1、开式机身2、闭式机身注意:为什么要预紧?预紧力多大为好?三、离合器与制动器想想:(机械零件)离合器和联轴器有何区别?1、离合器(刚性离合器、摩擦离合器)思考:为什么要离合?实现间歇工作;考虑安全;节能;便于给飞轮补充能量。最好在何处离合?传动到飞轮后即离合
14、。为何不在靠近电机处离合?(和汽车离合器的位置进行比较)没有飞轮的压力机呢?离合器“离”后设备的运动?怎么离合?汽车离合器的位置:靠近动力源汽车离合器的位置:1)刚性离合器 依靠刚性结合零件使主动、从动部件产生连接或分离。转键式(单转键、双转键):最常见 滑销式 牙嵌式 滚柱式(1)转键式离合器的结构和工作原理 工作原理 依靠转键的转动来实现飞轮和曲轴的分离和接合。转键的结构 离合过程注意:关闭器、弹簧及尾板的动作。曲轴旋转一周有几个位置可以离合?工作机构何时动能最大?最小?最好在滑块行程中的何处离合?上死点处(便于装模,动能小易制动)双转键离合器主键和副键的作用 双 转 键:一个主键、一个副
15、键 主键的作用:传递工作载荷和能量 副键的作用:主要是避免“超前运动”副键的作用:主要是避免“超前运动”从动件运动速度比主动件还快!想一下汽车的“反拖”副键的作用:在滑块下行时,防止因曲柄滑块机构 自重,造成曲柄转动超前于大齿轮而 造成工作键与大齿轮冲击;可防止滑块回程时,由于拉深垫或弹 性压边圈的回弹力而引起超前;调整模具时,能使曲柄反转。离合器的灵敏度 注意:图中的四个槽 两个槽时:最长需要等飞轮转过一周,曲 轴和飞轮才能接合。四个槽时:最长需要等飞轮转过 1/4周,曲轴和飞轮就能接合。(2)转键式离合器的操作机构(3)转键式离合器的特点 结构简单,易于制造 刚性结合,冲击较大 不能寸动
16、不能紧急停车,只能停在上死点,安全性 不高。该种离合器多用于小型压力机。目前已较少使用,不够安全。2)摩擦离合器(1)分类 按照摩擦面的形状分:圆盘式 浮动镶块式 圆锥式浮动镶块式摩擦离合器 按照工作环境分:干式:摩擦单元露在空气中 湿式:摩擦单元浸在油里(2)工作原理 通过摩擦盘使主动部分(飞轮)和从动部分(曲轴)分离或接合。注意:o 区分主动、从动、静止三个部分o 主动部件和从动部件的的离、合 离合器o 主动部件和始终静止部件的离、合制动器o 常态下:离合器处于离的状态(曲轴不转)离合、制动动作如何协调?同时进气同时排气离合、制动的动作 如果不协调?想想:同时踩下汽车(前驱、后驱)的油门和
17、 制动(手刹、脚刹)会有什么效果?如:前驱+脚刹-前驱+手刹-如果同时将方向盘打死又怎么样?(3)摩擦离合器的特点优点:结合平稳,无冲击,噪声小 能在任意时刻进行离合,较为安全 可寸动(与制动器配合可随时进行 紧急刹车)缺点:结构复杂,成本高 需要压缩空气作动力源摩擦离合器与刚性离合器的比较2、制动器 圆盘式制动器(如:摩擦制动器)闸瓦式制动器 带式制动器(偏心式、凸轮式、气动式)1)摩擦制动器2)带式制动器 偏心带式制动器 凸轮带式制动器 气动带式制动器偏心带式制动器 制动力特点:o 整个行程中始终存在着制动作用o 滑块下行时制动力逐渐减小o 滑块上行时制动力逐渐加大 气动带式制动器:进气时
18、弹簧受压缩,制动带松开,排气时弹簧拉紧制动带,产生制动作用。气动带式制动器和摩擦离合器配合使用,可在任意角度制动曲轴,这与经常有制动作用的制动器相比,可降低能耗和摩擦材料的磨损。思考:凸轮带式制动器的工作原理凸轮带式制动器 制动力特点:o 整个行程中始终存在着制动作用o 滑块下行时制动力较小且恒定o 滑块上行时制动力较大且恒定气动带式制动器 制动力特点:o 整个行程中始终存在着制动作用o 平时制动力较小且恒定o 制动工程中(气缸排气)制动力较大且恒定总结:1)整个行程中带式制动器始终存在着制动作 用,这会增加设备的能耗,加速摩擦材料 的磨损。因此该种制动器常与刚性离合器 配合用于小型压力机。2
19、)带式制动器的制动力是由弹簧提供的,有 弹簧的制动器比仅用气缸制动的制动器工 作更可靠。3)带式制动器结构简单,散热条件好,但制 动力矩较小,只适用于小型压力机。2.4 曲柄压力机主要技术参数及选用一、主要技术参数二、曲柄压力机的选用一、主要技术参数1、公称压力 曲柄旋转到公称压力角时,滑块允许承受的最大作用力。2、公称压力行程 曲柄从公称压力角旋转至下死点时,滑块所走过的距离。3、最大装模高度 装模高度:滑块处于下死点时,滑块下表 面到工作台垫板上表面之间的距离。最大装模高度:装模高度调节装置将滑块 调到最高位置,且工作台调到最低位置时 的装模高度值。装模高度调节方法:调节连杆长度 ;调节滑
20、块高度;调节工作台高度;调节偏心距(行程)。4、装模高度调节量 装模高度调节装置所能调节的最大距离。5、压力机封闭高度 当滑块处于下死点时,滑块下表面到工作台上表面之间的距离。它和装模高度之差等于垫板的厚度。注意:模具的封闭高度:指模具在最低工作位置时,上模板的上表面与下模板的下表面之间的距离。模具的封闭高度应与压力机的装模高度相适应,要求:模具的封闭高度最大装模高度 模具的存放和安装:在模具闭合状态(在最低工作位置)下存放和安装。6、模柄孔尺寸7、工作台尺寸8、漏料孔尺寸9、滑块行程、滑块行程次数二、设备选用(举例说明)1、计算变形力 这是选择设备吨位的主要依据,还要考虑推料力、顶料力、卸料力等,注意:不同冲压工序的力-行程曲线;单工位模具、复合模、连续模的力-行程曲 线;压力机的许用负荷图。2、变形能的确定(一般不考虑)短时变形能由飞轮提供;电机不断给飞轮补充能量;大致估算电机功率是否足够。(根据公称压力、公称压力行程、行 程次数估算电机功率)3、设计模具、根据变形力初选设备 有能力:校核变形力、变形能;装得上:校核安装尺寸(上、下模板尺寸,封闭高度,模柄尺寸等);行程够:校核行程;能漏料:校核漏料孔尺寸。4、协调模具和设备,最终选定设备140谢谢!谢谢!141